JP3140104B2 - 円形固定式溶融炉 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、都市ごみ等の焼却灰や
下水汚泥或いは産業廃棄物等を溶融処理する為の円形固
定式溶融炉に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、都市ごみ等の焼却灰はその多く
が埋め立て処理されている。しかし、近年、埋め立て地
の確保が年々困難になりつつあり、焼却灰の有効利用や
減容化が要請されている。ところで、都市ごみ等は、焼
却することによりその容積が約１０％に減容し、更にそ
の焼却灰を溶融処理してスラグにすると約３％に減容す
る。又、焼却灰を溶融処理してスラグにすると、単に容
積が減少するばかりでなく、重金属の溶出がなくなり、
骨材や路盤材等への有効利用が可能となる。従って、最
近は焼却灰の溶融処理が行われるようになりつつある。
又、焼却灰のみならず、汚泥や産業廃棄物の溶融処理も
行われつつある。従来、焼却灰や下水汚泥等（以下被溶
融物と云う）を溶融処理する装置としては、円形回転式
溶融炉、角形固定式溶融炉、電気式溶融炉が広く知られ
て居り、中でも円形回転式溶融炉が多く利用されてい
る。

【０００３】図５は従来の円形回転式溶融炉の一例を示
す縦断面図であって、当該溶融炉は、底壁中央部にスラ
グ排出口３５を有し、軸芯回りに回転自在に支持された
有底筒状の炉外筒体３６と、炉外筒体３６を回転させる
回転駆動装置３７と、炉外筒体３６内に昇降自在に設け
られ、底部が炉の天井壁３８になって炉外筒体３６との
間に燃焼室３９を形成する炉内筒体４０と、炉内筒体４
０を昇降させる昇降駆動装置４１と、天井壁３８に設け
られたバーナ４２と、炉外筒体３６の側壁と炉内筒体４
０の側壁との間に形成された環状の垂直供給路の一個所
に焼却灰等の被溶融物４３を投入する供給ホッパ４４等
から構成されている。尚、図５に於いて、４５は炉外筒
体３６の支持ローラ、４６は冷却水ジャケット、４７は
シール機構、４８は二次燃焼室、４９は二次燃焼室用バ
ーナ、５０は水封式スラグコンベヤ、５１は煙道であ
る。

【０００４】而して、供給ホッパ４４により環状の垂直
供給路の一個所に焼却灰等の被溶融物４３を投入する
と、被溶融物４３は炉外筒体３６が回転していることと
も相俟って燃焼室３９内にすり鉢状で且つ環状に堆積さ
れる。燃焼室３９内に堆積した被溶融物４３は、バーナ
４２の燃焼によりその表面が２０〜３０ｍｍ位溶融して
スラグとなり、すり鉢状の表面を流下してスラグ排出口
３５から二次燃焼室４８を経て水封式スラグコンベヤ５
０に落下し、黒色粒状の砂状物となって排出される。そ
して、溶融の進行に伴って溶融面のレベルが低下する
と、被燃焼物４３が環状の垂直供給路から順次落下して
溶融面に供給される。一方、燃焼室３９内の高温の燃焼
ガスは、スラグ排出口３５から排出され、二次燃焼室４
８を通って煙道５１から排出される。この円形回転式溶
融炉は、被溶融物４３によって燃焼室３９周囲に環状の
層を形成し、被溶融物４３の層の表面を溶融するように
している為、炉外筒体３６の側壁からの熱損失が極めて
少なく、又、溶融炉にありがちな側壁の耐火物の溶損を
防止できる等、優れた利点がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、溶融面への
被溶融物４３の供給を被溶融物４３の安息角（すり鉢状
の傾斜面と炉底とのなす角度）による自然崩落に頼って
いると、図６に示すように被溶融物４３の層の表面が実
線位置から破線位置まで溶け込まないと、被溶融物４３
の崩落が望めなく、このような状態になると、炉底が露
出して炉底の耐火物が溶損すると云う問題がある。そこ
で、このような現象を防止する為に従来の円形回転式溶
融炉では、炉内筒体４０を昇降駆動装置４１により昇降
させて溶融面への被溶融物４３の供給が容易に行われる
ようにしている。ところが、従来の円形回転式溶融炉の
ように炉内筒体４０を運転中に昇降させると、バーナ４
２への燃料供給管や燃焼用空気供給管、炉外筒体３６や
天井壁３８の冷却水ジャケット４６への冷却水の供給・
排出装置等を全てフレキシブルにする必要があり、溶融
炉自体の構造が極めて複雑化すると云う問題がある。
又、従来の円形回転式溶融炉は、炉内筒体４０を昇降駆
動し、炉外筒体３６も回転駆動するようにしている為、
多数のシール機構４７が必要になって構造がより一層複
雑になると共に、かなりの駆動力が必要になると云う問
題がある。然も、メンテナンスも容易に行えなくなる。
更に、従来の円形回転式溶融炉では、環状の垂直供給路
に供給された被溶融物４３が圧縮状態で堆積される為、
炉外筒体３６や炉内筒体４０が回転・昇降運動している
にも拘わらず、溶融面のレベルが低下しても被溶融物４
３が崩落し難くかったり、或いは崩落しないことがあっ
た。その結果、被溶融物４３を溶融面へ均一且つ円滑に
供給できないと云う問題があった。

【０００６】本発明は、このような問題点に鑑みて為さ
れたものであり、溶融炉自体の構造の簡略化を図れると
共に、メンテナンスを容易に行え、然も、溶融面へ焼却
灰等の被溶融物を均一且つ円滑に供給できる円形固定式
溶融炉を提供するにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する為
に、本発明の請求項１の円形固定式溶融炉は、固定状態
で設置され、底壁中央部にスラグ排出口を形成した有底
筒状の炉本体と、炉本体の上方開口部に固定状態で配置
され、炉本体との間に燃焼室を形成すると共に、炉本体
の周壁上端部との間に環状の供給路を形成する天井壁
と、天井壁に設けられたバーナと、環状の供給路に配設
され、供給路の一個所に供給された焼却灰等の被溶融物
を燃焼室周囲に均等に分配すると共にこれを強制的に燃
焼室中央側へ送り込んで燃焼室内にすり鉢状で且つ環状
の被溶融物の層を形成する分配供給装置とを具備して居
り、前記分配供給装置は、環状の供給路付近に回転自在
に配設された環状フレームと、環状フレームの内周面に
等間隔毎に設けられて供給路に供給された被溶融物を燃
焼室周囲に均等に分配する多数の分配用ベーンと、分配
用ベーンと略同じ高さ位置で且つ環状フレーム内周面に
被溶融物の安息角に沿うように設けられて被溶融物層の
上層部分を燃焼室中央側へ強制的に押し出す押出し用ベ
ーンとから成るものである。又、本発明の請求項２の円
形固定式溶融炉は、固定状態で設置され、底壁中央部に
スラグ排出口を形成した有底筒状の炉本体と、炉本体の
上方開口部に固定状態で配置され、炉本体との間に燃焼
室を形成すると共に、炉本体の周壁上端部との間に環状
の供給路を形成する天井壁と、天井壁に設けられたバー
ナと、環状の供給路の一個所に焼却灰等の被溶融物を定
量宛供給する定量供給装置と、環状の供給路に配設さ
れ、定量供給装置から供給された被溶融物を燃焼室周囲
に均等に分配すると共にこれを強制的に燃焼室中央側へ
送り込んで燃焼室内にすり鉢状で且つ環状の被溶融物の
層を形成する分配供給装置と、環状の供給路に設けら
れ、被溶融物の層の高さを計測するセンサーとを具備し
て居り、前記定量供給装置は、センサーによる被溶融物
層の高さの検出に基づいて稼働するように制御され、
又、前記分配供給装置は、環状の供給路付近に回転自在
に配設された環状フレームと、環状フレームの内周面に
等間隔毎に設けられて供給路に供給された被溶融物を燃
焼室周囲に均等に分配する多数の分配用ベーンと、分配
用ベーンと略同じ高さ位置で且つ環状フレーム内周面に
被溶融物の安息角に沿うように設けられて 被溶融物層の
上層部分を燃焼室中央側へ強制的に押し出す押出し用ベ
ーンとから成るものである。

【０００８】

【作用】焼却灰等の被溶融物は、定量供給装置により炉
本体と天井壁との間に形成された環状の供給路の一個所
に供給される。このとき、被溶融物は、分配供給装置に
より燃焼室周囲に均等に分配されると共に、燃焼室中央
側へ強制的に送り込まれ、燃焼室内にすり鉢状で且つ環
状に堆積される。即ち、被溶融物は、分配供給装置の回
転自在な環状フレームに設けた分配用ベーンにより燃焼
室周囲に均等に分配され、同じく環状フレームに設けた
押出し用ベーンにより燃焼室中央側へ強制的に押し出さ
れる。その結果、被溶融物は、燃焼室内にすり鉢状で且
つ環状に堆積される。燃焼室内に堆積した被溶融物は、
バーナの燃焼によりその表面が溶融してスラグとなり、
すり鉢状の表面を流下して炉本体のスラグ排出口から流
下する。そして、被溶融物の層の高さが一定以下に低下
すると、これをセンサーが検出し、これに基づいて定量
供給装置を稼働させる。これによって、溶融炉へは適当
な時期に被溶融物が定量宛供給される。その結果、燃焼
室内に供給される被溶融物の量を一定範囲に維持でき、
溶融処理を良好に行える定量供給装置により供給された
被溶融物は、上記と同様にして分配用ベーンにより燃焼
室周囲に均等に分配されると共に、押出し用ベーンによ
り燃焼室中央側へ強制的に押し出され、溶融面に均一且
つ円滑に供給される。溶融面に供給された被溶融物は、
バーナの燃焼により溶融し、すり鉢状の表面を流下して
炉本体のスラグ排出口から排出される。この円形固定式
溶融炉は、炉本体や天井壁が固定式である為、構造の大
幅な簡略化やコスト低減を図れると共に、メンテナンス
も容易に行え、駆動力も小さくて済む。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図１は本発明の実施例に係る円形固定式溶
融炉の概略縦断面図であり、１は炉本体、２は天井壁、
３はバーナ、４は定量供給装置、５はセンサー、６は分
配供給装置、７はフレーム、８はシール機構、９は二次
燃焼室、１０は水冷式スラグカッター、１１は水封式ス
ラグコンベヤ、１２は温度コントロール用水噴射バー
ナ、１３は空気予熱器である。

【００１０】前記炉本体１は、有底筒状を呈し、内周面
が耐火煉瓦等の耐火物で覆われた周壁１４と内面が同じ
く耐火煉瓦等の耐火物で覆われた底壁１５から成り、床
面に立設したフレーム７に固定状態で設置されている。
又、底壁１５の中央部にはスラグ並びに燃焼ガスを排出
する為のスラグ排出口１６が形成され、その近傍位置に
は冷却水ジャケット１７が埋設されている。

【００１１】前記天井壁２は、耐火煉瓦等の耐火物で形
成されて居り、炉本体１の上方開口部に配置され、フレ
ーム７に固定支持されている。これによって、炉本体１
と天井壁２との間に燃焼室１８が形成されると共に、炉
本体１の周壁１４上端部と天井壁２の周縁部との間に環
状の供給路１９が形成されることになる。又、天井壁２
の上面には冷却水ジャケット２０が設置され、天井壁２
の周縁部には筒状の内周壁２１が連設されている。

【００１２】前記バーナ３は、天井壁２の中央部に設け
られている。本実施例では、スラグ排出口１６がバーナ
３の直下に位置するので、バーナ３には重油を燃料とす
る広角旋回流バーナが使用されて居り、火炎が充分に広
がって焼却灰等の被溶融物２２の表面に沿って流れるよ
うにしている。尚、バーナ３にはガスバーナを使用して
良い。

【００１３】前記定量供給装置４は、環状の供給路１９
の上方に配設され、供給路１９の一個所に焼却灰等の被
溶融物２２をシール性を維持しながら定量宛供給するも
のである。本実施例では、定量供給装置４にはロータリ
ーフィーダが使用されて居り、これは、図３に示す如
く、環状の供給路１９に連通する角筒状のケーシング２
３と、ケーシング２３内に回転自在に配設され、焼却灰
等の被溶融物２２を定量宛送り込むロータ２４と、ケー
シング２３内に揺動自在に支持され、ロータ２４に密接
してシール性を維持するシール板２５と、ロータ２４を
回転駆動する駆動用モータ（図示省略）等から構成され
ている。尚、定量供給装置４にはスクリューフィーダー
やプッシャー等を使用しても良い。そして、定量供給装
置４は、被溶融物２２の層の高さを計測するセンサー５
に連動されて居り、センサー５による被溶融物２２の層
の高さの検出に基づいて稼働するように制御されてい
る。即ち、環状の供給路１９内に被溶融物２２の層の高
さを計測するセンサー５が設けられて居り、被溶融物２
２の層の高さが一定以下に低下すると、これをセンサー
５が検出し、これに基づいてコントローラ（図示省略）
が定量供給装置４を稼働させ、被溶融物２２が供給路１
９へ定量宛供給されるようになっている。尚、センサー
５には光電管やマイクロウエーブが使用されている

【００１４】前記分配供給装置６は、環状の供給路１９
に配設され、定量供給装置４から供給路１９の一個所に
供給された被溶融物２２を燃焼室１８周囲に均等に分配
すると共にこれを燃焼室１８中央側へ強制的に送り込ん
で燃焼室１８内にすり鉢状で且つ環状の被溶融物２２の
層を形成するものであり、環状フレーム２６と、分配用
ベーン２７と、押出し用ベーン２８と、駆動機構２９等
から構成されている。具体的には、環状フレーム２６
は、天井壁２に連設された内周壁２１に対向すべく供給
路１９付近に配設されて居り、外周面に設けた環状のガ
イド杆３０をフレーム７に配設した複数の支持ローラ３
１に支持させることによって、環状の供給路１９に沿っ
て回転するように為されている。又、分配用ベーン２７
は、図２に示す如く、板状を呈し、環状フレーム２６の
内周面に等間隔毎で且つ直角に取り付けられて居り、環
状の供給路１９の一個所に供給された被溶融物２２を燃
焼室１８周囲に均等に分配する作用をするものである。
更に、押出し用ベーン２８は、図３に示す如く、環状フ
レーム２６の内周面に被溶融物２２の安息角θ（すり鉢
状の傾斜面と炉底とのなす角度）に沿うように斜め下向
きに一枚だけ取り付けられて居り、これによって被溶融
物２２を安息角θ方向に押し込む作用をする。又、押出
し用ベーン２８は、図４に示す如く、平面視に於いて楔
形状を呈し、その前面（回転方向の面）が環状フレーム
２６に対して傾斜状態になって居り、環状フレーム２６
が図４の矢印ａ方向に回転すると、被溶融物２２を矢印
ｂ方向へ押し込む作用をする。尚、押出し用ベーン２８
は、複数枚設けるようにしても良い。そして、駆動機構
２９は、環状フレーム２６の外周面に等間隔毎に配設し
た複数のピン３２と、ピン３２に噛合するピン歯車３３
と、ピン歯車３３を回転駆動するギヤードモータ３４等
から成り、ピン歯車３３が回転すると、環状フレーム２
６が回転するようになっている。

【００１５】次に、前記円形固定式溶融炉の作用につい
て説明する。焼却灰等の被溶融物２２は、定量供給装置
４により炉本体１と天井壁２との間に形成された環状の
供給路１９の一個所に供給される。このとき、被溶融物
２２は、分配供給装置６により燃焼室１８周囲に均等に
分配されると共に燃焼室１８中央側へ強制的に送り込ま
れ、燃焼室１８内にすり鉢状で且つ環状に堆積される。
即ち、被溶融物２２は、分配供給装置６の回転自在な環
状フレーム２６に設けた分配用ベーン２７により燃焼室
１８周囲に均等に分配され、同じく環状フレーム２６に
設けた押出し用ベーン２８により燃焼室１８中央側へ強
制的に押し出される。その結果、被溶融物２２は、燃焼
室１８内にすり鉢状で且つ環状に堆積される。燃焼室１
８内に堆積した被溶融物２２は、バーナ３の燃焼により
その表面が２０〜３０ｍｍ位溶融してスラグとなり、す
り鉢状の表面を流下してスラグ排出口１６から二次燃焼
室９を経て水封式スラグコンベヤ１１に落下し、黒色粒
状の砂状物となって排出される。尚、スラグがスラグ排
出口１６から流下するときにつらら状になることがある
が、この場合にはスラグカッター１０を進退移動させて
つらら状のスラグを切り落とす。これによって、スラグ
の排出が円滑に行われる。そして、被溶融物２２の層の
高さが一定以下に低下すると、これをセンサー５が検出
し、これに基づいて定量供給装置４が稼働する。これに
よって、溶融炉へは適当な時期に被溶融物２２が定量宛
供給される。その結果、燃焼室１８内には常時一定量の
被溶融物２２が供給されることになり、被溶融物２２の
溶融処理が良好に行われる。定量供給装置４により供給
路１９に供給された被溶融物２２は、上記と同様にして
回転自在な環状フレーム２６に設けた分配用ベーン２７
により燃焼室１８周囲に均等に分配されると共に、同じ
く環状フレーム２６に設けた押出し用ベーン２８により
燃焼室１８中央側へ強制的に押し出され、溶融面に均一
且つ円滑に供給される。溶融面に供給された被溶融物２
２は、バーナ３の燃焼により溶融し、すり鉢状の表面を
流下して炉本体１のスラグ排出口１６から排出される。
一方、燃焼室１８内の高温の燃焼ガスは、スラグ排出口
１６から排出され、二次燃焼室９、空気予熱器１３等を
順次通って大気中に排出される。

【００１６】

【発明の効果】上述の通り、本発明の請求項１の円形固
定式溶融炉は、炉本体や天井壁を固定状態で設置し、炉
本体と天井壁との間に形成された環状の供給路に、焼却
灰等の被溶融物を燃焼室周囲に均等に分配する共に燃焼
室中央側へ強制的に送り込んで燃焼室内にすり鉢状で且
つ環状の被溶融物の層を形成する分配供給装置を配設す
る構成とした為、炉本体や天井壁を可動式にした従来の
円形回転式溶融炉のようにバーナへの燃料供給管や燃焼
用空気供給管、天井壁等の冷却水ジャケットへの冷却水
の供給・排出装置等を全てフレキシブルにしたり、或い
は多数のシール機構を必要とすると云うこともなく、溶
融炉自体の構造を大幅に簡略化できてコスト低減を図れ
ると共に、メンテナンスも極めて容易になる。然も、可
動部分が少ないので、駆動力も小さくて済む。更に、分
配供給装置によって被溶融物を燃焼室周囲に均等に分配
すると共にこれを燃焼室中央側へ強制的に送り込んでい
る為、被溶融物を溶融面へ均一且つ円滑に供給すること
ができ、溶融処理を効率良く行える。本発明の請求項２
の円形固定式溶融炉にあっては、上記効果に加えて、更
に次のような効果を奏し得る。即ち、請求項２の溶融炉
にあっては、定量供給装置によって環状の供給路に被溶
融物を定量宛供給すると共に、環状の供給路に設けたセ
ンサーによって被溶融物の層の高さを検出し、これに基
づいて定量供給装置を制御するように構成している為、
燃焼室内に供給される被溶融物の量を一定範囲に維持で
き、溶融処理をより一層効率良く行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る円形固定式溶融炉の概略
縦断面図である。

【図２】分配供給装置の概略横断面図である。

【図３】分配供給装置の要部の拡大縦断面図である。

【図４】分配供給装置の要部の拡大横断面図である。

【図５】従来の円形回転式溶融炉の概略縦断面図であ
る。

【図６】円形回転式溶融炉の要部の縦断面図である。

【符号の説明】

１は炉本体、２は天井壁、３はバーナ、４は定量供給装
置、５はセンサー、６は分配供給装置、１４は炉本体の
周壁、１５は炉本体の底壁、１６はスラグ排出口、１８
は燃焼室、１９は環状の供給路、２２は被溶融物、２６
は環状フレーム、２７は分配用ベーン、２８は押出し用
ベーン。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F23G 5/00 F23J 1/00 F23J 1/08

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定状態で設置され、底壁中央部にスラ
   グ排出口を形成した有底筒状の炉本体と、炉本体の上方
   開口部に固定状態で配置され、炉本体との間に燃焼室を
   形成すると共に、炉本体の周壁上端部との間に環状の供
   給路を形成する天井壁と、天井壁に設けられたバーナ
   と、環状の供給路に配設され、供給路の一個所に供給さ
   れた焼却灰等の被溶融物を燃焼室周囲に均等に分配する
   と共にこれを強制的に燃焼室中央側へ送り込んで燃焼室
   内にすり鉢状で且つ環状の被溶融物の層を形成する分配
   供給装置とを具備して居り、前記分配供給装置は、環状
   の供給路付近に回転自在に配設された環状フレームと、
   環状フレームの内周面に等間隔毎に設けられて供給路に
   供給された被溶融物を燃焼室周囲に均等に分配する多数
   の分配用ベーンと、分配用ベーンと略同じ高さ位置で且
   つ環状フレーム内周面に被溶融物の安息角に沿うように
   設けられて被溶融物層の上層部分を燃焼室中央側へ強制
   的に押し出す押出し用ベーンとから成ることを特徴とす
   る円形固定式溶融炉。
2. 【請求項２】 固定状態で設置され、底壁中央部にスラ
   グ排出口を形成した有底筒状の炉本体と、炉本体の上方
   開口部に固定状態で配置され、炉本体との間に燃焼室を
   形成すると共に、炉本体の周壁上端部との間に環状の供
   給路を形成する天井壁と、天井壁に設けられたバーナ
   と、環状の供給路の一個所に焼却灰等の被溶融物を定量
   宛供給する定量供給装置と、環状の供給路に配設され、
   定量供給装置から供給された被溶融物を燃焼室周囲に均
   等に分配すると共にこれを強制的に燃焼室中央側へ送り
   込んで燃焼室内にすり鉢状で且つ環状の被溶融物の層を
   形成する分配供給装置と、環状の供給路に設けられ、被
   溶融物の層の高さを計測するセンサーとを具備して居
   り、前記定量供給装置は、センサーによる被溶融物層の
   高さの検出に基づいて稼働するように制御され、又、前
   記分配供給装置は、環状の供給路付近に回転自在に配設
   された環状フレームと、環状フレームの内周面に等間隔
   毎に設けられて供給路に供給された被溶融物を燃焼室周
   囲に均等に分配する多数の分配用ベーンと、分配用ベー
   ンと略同じ高さ位置で且つ環状フレーム内周面に被溶融
   物の安息角に沿うように設けられて被溶融物層の上層部
   分を燃焼室中央側へ強制的に押し出す押出し用ベーンと
   から成ることを特徴とする円形固定式溶融炉。